¿Cómo puedo reducir el voltaje de 40 V CC a 5 V CC?

Estoy trabajando para alimentar un microcontrolador que requiere algo así como una fuente de alimentación USB: 5 V CC con un consumo normal de 0,75 - 1 amperio, pero posiblemente podría consumir hasta 1,5 amperios.

Sé que con voltajes más pequeños, como una batería de 9V, sería posible usar algo como un regulador de voltaje 7805, pero sacman ha mencionado:

Me acabo de enterar que estos Reguladores dejarán de regular entre 7v y 7.5v

Como no voy de AC->DC, no necesito un rectificador (puente), ¿verdad? Pero, ¿todavía necesito un transformador (¿reductor?) o para un consumo de energía relativamente bajo como este, hay otros métodos? En ese caso,

  • ¿Qué método sería el más pequeño?
  • ¿Cuál sería el menos costoso?
  • ¿Sería la misma respuesta si tuviera un voltaje de entrada de 50 V CC en lugar de 40 V CC?

Busqué en este sitio preguntas relacionadas, pero en su mayoría encontré cosas que eran AC->DC o low->high.

¿Consideró usar un regulador reductor de CC-CC de conmutación? Creo que esto es imprescindible porque, además, si no lo menciona, un regulador lineal disiparía hasta 70 W, más o menos. Y eso es muchísimo. Curiosidad: ¿cómo es que tienes estos 40~50Vdc? ¿Cuál es tu aplicación?
@VladimirCravero: sí, lo consideré pero no estaba seguro de que este fuera el camino definitivo a seguir. Este es un tipo de voltaje extraño del que proviene. Entonces, ¿está diciendo que la linealidad es una opción, pero es bastante ineficiente/mucho desperdicio? razón para 50/40: dos posibles fuentes de voltaje, una es ~ 40 V CC y la otra es ~ 50 V CC; todavía es necesario llegar a 5 V CC de cualquier manera
Creo que lineal no es una opción, 70 W es realmente demasiado. Ni siquiera sé si hay chips que puedan disipar tanta energía, en cualquier caso, necesitarías un disipador enorme que agregue costo y espacio. Busque "dc dc step down" en rs, mouser, digikey o lo que sea.
El término que desea es regulador "Buck". A diferencia de los reguladores de impulso, que van de bajo a alto, o los transformadores, que van de CA a CC.

Respuestas (5)

El método más pequeño (solo un IC de potencia) sería usar LM2576HV . Acepta máximo 60V como entrada (solo la versión HV).

Aquí está el esquema de la hoja de datos:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si bien se considera hacer trampa en algunos círculos, usted preguntó acerca de lo más barato. Puede comprar versiones ensambladas del esquema de Cornelius por un costo muy bajo. Consulte, por ejemplo, http://www.ebay.com/itm/5pcs-DC-DC-3A-Buck-Converter-Adjustable-Step-Down-Power-Supply-Module-LM2596S-/181350963662?pt=LH_DefaultDomain_0&hash= item2a395c19ce que le dará 5 módulos por un total de $6.23, incluido el envío gratis. Esto es probablemente menos de lo que gastaría comprando las piezas de Digikey.

Muy bien, excepto que actualizaría su enlace para que solo sea una búsqueda general en eBay de "LM2576HV" en lugar de un artículo específico, ya que solo será cuestión de tiempo antes de que sea un enlace roto. Además, el enlace que agregó fue para el LM2596Sy creo que, como mencionó @Cornelius, necesitaría la LM2576HVversión para obtener hasta 60 V (incluso el de 60 V parece tener un voltaje de funcionamiento recomendado de menos de 50 V, por lo que puede ser mejor obtener el HV para 40 V o 50 V para tener tolerancia adicional), pero tiene razón, esto es algo que vale la pena comprar preconstruido, ¡gracias!
Asegúrese de que el módulo que obtenga tenga capacitores de entrada con la clasificación adecuada. Los que están en el enlace usan tapas de 50v, pero creo que algunos de ellos usan un chip de 42v pero solo tapas de 35v y tratan de hacerlo pasar como un registro de 42v. Casi siempre puede ver la clasificación de la tapa en la imagen.

Los transformadores solo funcionan con corriente alterna, llegan a saturarse en DC y no sacas nada (bueno) de ellos. Para la conversión DC DC, los principales métodos son:

  • Reguladores basados ​​en transistores de balasto: el transistor en serie se controla para que la salida sea la deseada; el transistor lo logra abriéndose más o menos, lo que ajusta la caída de voltaje. El voltaje multiplicado por la corriente da la potencia disipada. En su caso, eso es (40-5)*1.5 = 52.5W lo cual es monstruoso para un 7805: dado que su resistencia térmica al ambiente es de 65°C/W, terminaría con una temperatura de unión de 52.5*65+20= 3432°C!
  • Conmutación (los reguladores también son una forma de convertidores CC CC) Convertidores CC-CC: se basan normalmente en un medio puente (ver google) controlado por pulsos modulados en ancho (PWM) para lograr en promedio el voltaje que desea cortando el Salida entre alta y baja. Requiere filtrado pesado, pero la disipación de energía es muy baja. Esa es su mejor opción, si no puede reducir el voltaje aguas arriba.

PD: el LM2576 anterior es una forma de conmutación del convertidor DCDC

aunque LM2576HV es la mejor manera, la forma más económica es usar un regulador de voltaje ajustable lm317. Debe conectar el pin de ajuste a tierra con una resistencia de 1k y un pin de salida con una resistencia de 330 ohm. este regulador puede tolerar hasta 40v de voltaje de entrada.

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